공통수학1이차방정식AI발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

삼각형 변으로 만든 방정식의 허근 증명 빈칸

문제

다음은 삼각형의 세 변의 길이가 aa, bb, cc일 때, xx에 대한 이차방정식 b2x2+(b2+c2a2)x+c2=0b ^{2} x ^{2} + ( b ^{2} + c ^{2} - a ^{2} ) x + c ^{2} = 0 이 실근을 갖지 않음을 증명한 것이다.

(증명) 이 이차방정식의 판별식을 DD라 하면 D=(b2+c2a2)24b2c2D = ( b ^{2} + c ^{2} - a ^{2} ) ^{2} - 4 b ^{2} c ^{2} =(b2+c2a22bc)(b2+c2a2+2bc)= ( b ^{2} + c ^{2} - a ^{2} - 2 bc ) ( b ^{2} + c ^{2} - a ^{2} + 2 bc ) =[(bc)2a2]×= \left[ ( b - c ) ^{2} - a ^{2} \right] \times (가) =(a+bc)(b+ca)(c+ab)(a+b+c)= - ( a + b - c ) ( b + c - a ) ( c + a - b ) ( a + b + c ) 삼각형의 두 변의 길이의 합은 나머지 한 변의 길이보다 크므로 a+bca + b - c, b+cab + c - a, c+abc + a - b, a+b+ca + b + c는 모두 (나) 이다. 따라서 D<0D < 0이므로 주어진 이차방정식은 실근을 갖지 않는다.

위의 증명에서 (가), (나)에 알맞은 것을 순서대로 적은 것은? [4점] (b+c)2a2( b + c ) ^{2} - a ^{2}, 양수(b+c)2a2( b + c ) ^{2} - a ^{2}, 음수(b+c)2+a2( b + c ) ^{2} + a ^{2}, 양수(bc)2+a2( b - c ) ^{2} + a ^{2}, 양수(b+ca)2( b + c - a ) ^{2}, 양수

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해설

b2+c2a22bc=(bc)2a2b ^{2} + c ^{2} - a ^{2} - 2 bc = ( b - c ) ^{2} - a ^{2}, b2+c2a2+2bc=(b+c)2a2b ^{2} + c ^{2} - a ^{2} + 2 bc = ( b + c ) ^{2} - a ^{2}이므로 D=[(bc)2a2][(b+c)2a2]D = \left[ ( b - c ) ^{2} - a ^{2} \right] \left[ ( b + c ) ^{2} - a ^{2} \right] =(bca)(bc+a)(b+ca)(b+c+a)= ( b - c - a ) ( b - c + a ) ( b + c - a ) ( b + c + a ) bca=(c+ab)b - c - a = - ( c + a - b )이므로 D=(a+bc)(b+ca)(c+ab)(a+b+c)D = - ( a + b - c ) ( b + c - a ) ( c + a - b ) ( a + b + c ) 삼각형의 세 변의 길이 사이의 관계 a<b+ca < b + c, b<c+ab < c + a, c<a+bc < a + b에서 b+ca>0b + c - a > 0, c+ab>0c + a - b > 0, a+bc>0a + b - c > 0이고 a+b+c>0a + b + c > 0이므로 네 인수는 모두 양수이다. 따라서 D<0D < 0이고, (가)는 (b+c)2a2( b + c ) ^{2} - a ^{2}, (나)는 양수이다. 답 ①

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